На современной углеобогатительной фабрике в комплекс тяжелосредного обогащения чаще всего на конвейерных лентах подают крупные классы углей и антрацитов, для чего используют двух- или трехпродуктовые тяжелосредные сепараторы. Мелкие классы таким способом обогащают значительно реже.

В тяжелосредный комплекс кроме непосредственно обогатительных аппаратов входят машины и аппараты, предназначенные для приготовления суспензии, ее непрерывной регенерации и поддержания заданной плотности.

Хорошие результаты обогащения могут быть получены лишь в том случае, если все входящие в комплекс машины и аппараты налажены и достаточно квалифицированно эксплуатируются. Наладку и первичную регулировку оборудования тяжелосредного комплекса обычно проводят во время пуска фабрики или после замены или капитального ремонта каждой единицы оборудования, входящей в технологический комплекс.

Разделение угля по плотности в тяжелых средах происходит под действием гравитационных сил и сил сопротивления среды. Условия разделения частиц обогащаемого угля в тяжелой среде определяются соотношением сил, действующих на частицу, силы тяжести Р, подъемной (архимедовой) силы R, силы сопротивления среды и сил механического взаимодействия частиц при их соприкосновении.

Сопротивления, действующие на частицу, подразделяют на: сопротивление, обусловленное внутренним трением или вязкостью среды, и динамическое сопротивление. В зависимости от размеров частиц, движущихся в тяжелой среде, преобладает сопротивление того или иного вида. При движении крупных частиц (например, размером более 6 мм), на них действует главным образом сила динамического сопротивления среды, для мелких частиц, наоборот, преобладает сопротивление, обусловленное вязкостью среды. Сопротивление среды зависит от размеров и формы частиц, плотности и вязкости среды. Чем больше размеры частиц и чем меньше вязкость среды, тем относительно меньшее сопротивление испытывает частица. Подвижность частиц в тяжелой среде зависит от их размера и разницы в плотностях частиц и тяжелой среды. Чем больше размер частиц и больше разница между плотностями частиц и тяжелой среды, тем быстрее происходит разделение. Частицы, плотность которых близка к плотности тяжелой среды, разделяются медленно. Движущиеся в суспензии частицы вытесняют соответствующий объем суспензии, т. е. воды вместе с частицами утяжелителя.

Если зерна обогащаемого материала близки по крупности к частицам утяжелителя, то они могут вытеснять только воду и вести себя как взвешенные частицы утяжелителя. Эффективность обогащения гравитационными методами повышается с увеличением разности скоростей падения разделяемых зерен. С уменьшением размеров зерен снижается разность скоростей их падения в резко возрастает время, необходимое для их разделения.

Интенсифицировать процесс обогащения мелких зерен угля можно в поле действия центробежных сил, возникающих при вращательном движении суспензии. Для разделения мелкого угля по плотности в центробежном поле используют тяжелосредные гидроциклоны. В качестве разделительной среды обычно применяют магнетитовую суспензию, в которой можно разделять уголь практически по любой плотности. Мелкий уголь вместе с суспензией (с определенной скоростью н под давлением) тангенциально вводят в гидроциклон. Плотность разделения угля в тяжелосредном гидроциклоне может быть равной или выше плотности суспензии, подаваемой в него вместе с углем. Частицы угля, плотность которых меньше плотности разделения, удаляются из гидроциклона вместе с суспензией через сливной патрубок, а частицы с большей плотностью разгружаются через песковую насадку гидроциклона.

В промышленных условиях в качестве тяжелой среды при обогащении углей широко применяют минеральные суспензии. Минеральная суспензия — двухфазная система, состоящая из воды и взвешенных в ней твердых тонкоизмельченных частиц тяжелого вещества — утяжелителя.

В практике, после доставки транспортерной ленты угля на поверхность обогащения углей преимущественное распространение получили магнетитовые суспензии, утяжелителем в которых является магнетит.

К преимуществам магнетита относятся: сравнительно низкая стоимость, высокая плотность, малая истираемость, пригодность к применению без дополнительной доводки до кондиции, удовлетворяющей техническим требованиям к утяжелителю, недефицитность. Регенерация его в магнитных сепараторах проста и достаточно эффективна.

Плотность магнетитового концентрата, поставляемого железорудными горно-обогатительными комбинатами, составляет 4400— 4600 кг/м3.

В зависимости от содержания р зерен мельче 40 мкм различают магнетитовый утяжелитель крупный (р = 40-50 %), мелкий (p=50-60%) и тонкий (р = 60-75%).

Крупный и мелкий магнетит целесообразно применять при обогащении в стационарных проточных сепараторах с неглубокой ванной и в трехпродуктовых гидроциклонах. Мелкий и тонкий магнетит применяют в двухпродуктовых гидроциклонах. Чем выше плотность тяжелой суспензии, тем более крупный магнетит может быть применен в качестве утяжелителя.

Содержание магнитных фракций и магнетите, применяемом на обогатительных фабриках в качестве утяжелителя, как правило, составляет 94—96 %.

При обогащении углей и антрацитов в суспензиях высокой плотности (2100—2200 кг/м3) для более полного извлечения горючей массы следует применять магнетитовые суспензии с добавкой ферросилиция. В Советском Союзе разработана технология производства низкокремнистого гранулированного ферросилиция, частицы которого имеют шарообразную форму, гладкую, зеркальную поверхность и повышенную твердость. Плотность гранулированного ферросилиция 6800—7200 кг/м3, он практически не подвержен коррозии.

Плотность суспензии рс (кг/м3) зависит от плотности утяжелителя рут (кг/м3) и его объемной концентрации сут (доли ед.) в суспензии. Эта зависимость выражается формулой.